Пористость мембран от радиуса

Установка представляет собой прямоугольный фильтр, который разделен по вертикали на три отсека ( , 2 и 3). В среднем отсеке 2 находятся смесь ионитов и расположенные друг над другом полки, которые препятствуют образованию каналов в смеси ионитов и способствуют попеременному передвижению воды от анода к катоду. Средний отсек отделен от крайних (7 и 3) селективными ио-нитовыми мембранами 4 и 5 или неселективными пористыми мембранами. За мембранами в крайних отсеках расположены электроды 6 и 7, питаемые постоянным током и погруженные в электролит. Регенерация смеси ионитов происходит за счет ионов Н+ и 0Н , образующихся на аноде и катоде. Вытесненные из ионитов ионы поступают через мембраны 4 и 5 в крайние отсеки, откуда током воды удаляются в дренаж. В верхней и нижней частях среднего отсека расположены патрубки 8, через которые под давлением (по отношению к камерам 1 и 3) поступает и вытекает вода, содержащая, для повышения ее электропроводности, определенное количество электролита, образованного ионами с большим радиусом (например, соли органических кислот или оснований, в частности фосфаты аминов). Указывается, что целесообразно прекращать регенерацию, когда степень ее достигает 30% от общей обменной емкости слоя. [c.126]

Согласно уравнению (11) для нахождения среднего радиуса пор мембраны необходимо определить общую пористость W, коэффициент протекаемости ) и толщину мембраны й. Методы определения общей пористости описаны в работе (9). [c.59]

Пористые неорганические мембраны, как и адсорбенты, получают двумя основными путями, определяющими тип возникающей поровой структуры. Корпускулярный скелет пористого тела формируется из порошковой массы в результате спекания отдельных зерен (глобул) в месте контакта. При использовании частиц сферической формы возникающая поровая структура моделируется системой извилистых капиллярных каналов, площадь сечения которых периодически меняется от максимальной до минимальной. Таким путем создают пористые матрицы в форме дисков и трубок из металла, графита, кремнезема. Средний радиус пор в таких композициях колеблется в пределах 10- —10-5 м [1—5]. [c.38]

Величину общей пористости мембраны, необходимую для вычисления среднего радиуса пор, находят по уравнению (3), определив предварительно объем, вес в воде водонасыщенной мембраны и ее сухой вес (стр. 54). Зная объем образца водонасыщенной мембраны й его площадь (стр. 59), вычисляют толщину мембраны по уравнению (12). [c.60]

Для графической оценки кривой вытекающий поток — давление, экспериментально найденной для пористой мембраны, непрерывная кривая (см. рис. 2.15) заменяется ступенчатой кривой (рис. 2.16), в которой абсцисса делится на интервалы (например, АВ) и непрерывная кривая А В заменяется ступенчатой кривой В А. Это означает, что поры, которые реально присутствуют в интервале ЛВ и чьи радиусы изменяются между значениями Гз=2а[Рз и / <=20/ 4, заменяются определенным числом Пз,4 капилляров с общим радиусом лз,4= 72( з-+-Г4). Следовательно, число nз, представляет собой число пор радиуса Гз,4, которые позволяют проникать тому же объему жидкости, как и сумма действительных пор в интервале АВ, имеющих радиусы между значениями Гз и /-4. [c.55]

Рассмотрим изопористую гидрофобную мембрану с множеством капилляров определенного радиуса в случае, когда в качестве пенетранта взята жидкость, самопроизвольно не смачивающая мембрану. На рис. IV-9 показана зависимость давления, необходимого для начала смачивания водой такой пористой мембраны, от размера пор. Представлены данные для мембраны из полипропилена. Поры очень малого диаметра в мембране будут смачиваться водой только при высоких давлениях. При некотором давлении мембрана становится смачиваемой и проницаемой, после чего поток через мембрану линейно возрастает с увеличением давления. Идеализированная кривая зависимости потока от давления показана на рис. IV-10. На самом деле синтетические микрофильтрационные и ультрафильтрационные мембраны, как правило, неоднородны по размерам пор, и поэтому излома кривой, соответствующего зависимости, представленной на [c.177]

Для реализации давления Ая скорость течения должна быть достаточно высокой для того, чтобы влияние диффузии было подавлено. Значения внутреннего критерия Пекле должны быть больше 1. При малой скорости течения зависимости и АР) становятся нелинейными и приближаются к началу координат так, как это показано штриховыми линиями на рис. 1.9. Для высокоселективных мембран значения а приближаются к 1. Увеличение размеров пор мембраны, приводящее к снижению ее селективности, уменьшает значения а. Так, для мембран из пористого стекла со средним радиусом пор г = = 0,6 нм а = 0,98, а при увеличении г до 1,85 нм значения а снижаются до 0,4. [c.26]

Влияние концентрационной диффузии и фильтрационного переноса на селективность процесса разделения газовых смесей в пористых мембранах исследовалось в работе [20]. На рис. 2.8 приведены результаты расчетов фактора разделения ац, как функции отношения давлений в дренажном и напорном каналах, для смесей N2 и СО2 при различных значениях эффективного радиуса пор, среднего давления газа в мембране и температуры процесса. Видно, что селективность процесса максимальна при малых размерах пор и низком среднем давлении в мембранах, т. е. в условиях, исключающих концентрационную диффузию и фильтрационный перенос и соответствующих свободномолекулярному течению газа в порах мембраны [c.66]

Уравнение (5) содержит величину п, которую нельзя определить экспериментально. Однако число капилляров на единице площади мембраны п можно выразить через общую пористость и средний радиус пор. Действительно, если т.г с1 — объем отдельного капилляра, то — общий объем всех пор мембраны с площадью А. Следовательно, объем пор, в единице объема мембраны, или общая пористость [c.56]

Определив средние значения коэффициента протекаемости, общей пористости и толщины мембраны, вычисляют средний радиус пор по уравнению (11). [c.61]

Рассмотрим особенности процессов массопереноса в пористых и непористых мембранах. Существуют как неорганические пористые мембраны, так и полимерные пористые мембраны. Матрицы пористых мембран, применяемых ддя мембранного разделения газов, имеют средние радиусы пор в пределах от 1,5 нм до 200 нм. На ироцессы переноса кошюнептов газа в таких мембранах, оказывают влияние структурные характеристики пористой среды. К их числу относится пористость П, т. е. объемная доля пор, суммарная поверхность всех пор в единице объема пористого тела Sy, средний диаметр пор d. Больщое значение имеет также распределение пор по размерам и степень извилистости каналов. [c.418]

Как можно видеть из данных табл. 12, в более крупнопористых мембранах этот эффект не имеет места (a< i). С уменьшением радиуса пор величина а растет, и имеется область радиусов (от 30 до 6 ммк), где а>р. При дальнейшем уменьшении сечения капилляров эффект вновь исчезает, так как для наиболее тонкопористых образцов происходит уменьшение общей пористости мембран и сильно возрастает величина р. Эффект увеличения общей проводимости и силы тока при введении тонкопористой мембраны, для которой а>Р, происходит вследствие перераспределения градиента потенциала между мембраной и раствором. В мембране увеличение проводимости происходит за счет повышения концентрации ионов в двойном слое, а в остальной части раствора — вследствие относительно большего градиента потенциала и увеличения скорости движения ионов (рис. 60). [c.108]

Немодифицированные мембраны для обессоливания воды с умеренными, и высокими значениями степени удерживания соли имеют диаметры пор 24 2, 41 3 и 50 5 А. Примерные значения степени удерживания для этих мембран составляют 65, 35 и 48% соответственно [6, 20, 38]. В работе [25] сделано предположение, что в порах ацетата целлюлозы и в мембранах на основе пористых стекол существует свободная от соли жидкокристаллическая гидратационная оболочка толщиной около 22 А. В то же время авторы работы [33] недавно показали, что задерживание соли значительно улучшается при уменьшении радиуса пор в мембране до значений ниже 20—22 А. [c.332]

На рис. 2.1 в качестве примера показаны интегральная /(г) и дифференциальная fv(f) кривые распределения пор по эффективным радиусам г для тела с непрерывным спектром пор от Гт1п до Гтах И резко выраженным максимумом при г = 25 А. Такова модельная структура, характерная для пористых стекол. Рис. 2.2 дает представление о функции [(г) в трековых мембранах [8]. Интегральная кривая позволяет судить об изменении относительного объема пор (на единицу объема или массы пористой матрицы) дифференциальная кривая дает представление о количественном распределении пор определенного размера. Следует отметить, что структурные и дифференциальные кривые характеризуют не реальные полости матрицы мембраны, а их модельное представление в виде сфер, цилиндров и других геометрических форм. Методы получения функций распределения пор основаны на обработке изотерм сорбции в области капиллярной конденсации газа или на данных ртутной порометрни [1, 2]. [c.40]

Весьма удобным является метод продавливания жидкости через мембрану. Через пористую мембрану продавливается жидкость. В случае, если все поры мембраны имели бы одинаковые размеры, проницаемость такой мембраны возрастала бы пропорционально перепаду давлений, что следует из уравнения Пуазейля, так как поры одинакового радиуса включаются в работу при одном давлении. Начало процесса определяется по уравнению Лапласа (в случае полного смачивания материала мембраны жидкостью) радиусом пор г = 2а Р. [c.52]

Широкое применение находят мембраны из целлюлозы. Оии пригодны для большого числа органических растворителей и могут быть весьма различной пористости. В настоящее время часто употребляют продажные пленки из регенерированной целлюлозы (целлофана), которые имеют различную толщину и пористость. В общем случае в воде эти пленки имеют очень маленький средний радиус норы (от 10 до 20 А) [35]. Пористость может быть увеличена во много раз за счет набухания в водных растворах таких электролитов [36—38], как растворы щелочей или хлорида цинка. [c.355]

В реальных условиях мениск идкости формируется в ПД под действием напора Н (см. рис и), виг). Согласно Лапласу, радиус кривизны мениска определяется этим напором и коэффициентом поверхностного натяжения жидкости, а от радиуса капилляра не зависит. Например, при напоре Я=10 мм радиус водяного мениска, по Лапласу, / = 0,73 мм. Если диаметр капилляра < =15 мкм и 7 = 35 К, то критерий конфигурации мениска в =1,0000264 и рабочее давление пара составляет 0,15 Па, что почти в 40 ООО раз ниже идеального случая. На рис. 30, г в отличие от в мениск формируется большим напором Н, в то время как гидродинамическое сопротивление пару на пути /г снижено до минимума. Мощность ПД растет с увеличением числа капилляров, с этой целью используются капиллярно-пористые тела (мембраны). [c.462]

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СРЕДНЕГО РАДИУСА ПОР МЕМБРАНЫ ПО ОБЩЕЙ ПОРИСТОСТИ И КОЭФФИЦИЕНТУ ПРОТЕКАЕМОСТИ [c.56]

При графической обработке экспериментально найденная для пористой мембраны плавная кривая зависимости расхода от давления (см. рис. П-20) заменяется ступенчатой (рис. 11-21) путем деления абсциссы на отрезки, например АВ. Это означает, что реально существующие в интервале АВ поры, радиус которых лежит в пределах от гз = =i(l2a// 3) os 0 до / 4= (2a// 4) os0, заменяют некоторым числом Л34 капилляров одного радиуса Г34 = (гз-Ьг4)/2. Число пц представляет собой число пор радиуса Г34, через которые в интервале АВ проникает столько жидкости, сколько через все реальные поры радиусом от [c.98]

В пористых сепараторах радиус пор велик по сравнению с молекулярными размерами. Поэтому взаи.модействие электролита со стенками пор практически не сказывается на характер прохождения ионного тока через сепаратор числа переноса отдельных ионов в них сохраняют такие же значения, как и в объеме электролита. В набухаюихих мембранах сильно выражено специфическое взаимодействие между индивидуальными ионами и макромолекулами. Вследствие этого в них часто наблюдается селективность, выражающаяся в то.м, что разные ионы при миграции задерживаются по-разному. В результате числа переноса ионов в мембранах отличаются от значений в электролите вне мембраны. В предельном случае определенные виды ионов полностью задерживаются, тогда говорят о полупроницаемых мембранах (см. гл. 5). [c.318]

Процесс электрокинетического преобразования на го-мопористой мембране более доступен теоретическому рассмотрению. Эта мембрана представляет собой плоскопараллельную пористую пластину площадью с одинаковыми открытыми порами (капиллярами) правильной цилиндрической формы, длина которых /г равна толщине мембраны, а радиус а много меньше Н. Если Оп — открытая пористость мембраны, которая на гомопсристых мембранах совпадает с общей пористостью, то число капилляров М, содержащихся в мембране, определяется по формуле [c.200]

Реальная структура пористой матрицы мембраны моделируется системой элементарных капилляров различной геометрической формы, в которых образуются мениски в виде сферы или цилиндра. Для сферы главные радиусы кривизны одинаковы Г = Г2 = г, для цилиндра один из главных радиусов стремится к бесконечности г - оо и поэтому капиллярные давления в порах сферической и цилиндрической форм равны соответственно 2ожг/г и ажт г. Капиллярный потенциал определяется соотношением [9] 1 [c.52]

Экспериментальные исследования капиллярного осмоса [9] проводились на установке, устройство которой ясно из рис. Х.2. Мембрана 1 из пористого стекла (средний радиус пор г 10 мкм), разделяет объемы 2 я 3, где поддерживалась различная концентрация раствора. Шунтированием растворов трубкой 4 (с большим диффузионным сопротивлением) снимался конвективный перенос под действием разности давления. Перенос массы из одного объема в другой мог происходить только в результате диффузии через мембрану и капиллярно-осмотического течения, что и учитывается уравнением, (Х.19). Для измерения потока растворенного вещества была применена радиоиндикаторнаяметодика. Количество меченых молекул, перешедших из одного объема в другой, измерялось детектором р-излучения 5, установленным над поверхностью раствора с меньшей концентрацией. Перевод измеренных значений активности раствора I в концентрацию С осуществлялся на основе предварительной тарировки. [c.294]

Рассмотрим случай с пористой мембраной. Из-за большого числа пор различного радиуса непрерывная кривая заменяет прерывистую функцию (рис. 2.15). При давлении ниже Р = 2а гтлх мембрана непроницаема. При Р1 начин.ается течение через наибольшие поры. При более высоких давлениях все меньшие и меньшие поры становятся проницаемы до тех пор, пока, наконец, при р2=2о/гш1п наиболее мелкие поры становятся проницаемыми. При дальнейшем возрастании давления поток / увеличивается пропорционально ему, согласно з кону Хагена—Пуазейля. Зависимость вытекающий поток—давление для мембраны обычно представляет собой кривую 8-образной формы, максимальный наклон которой соответствует области максимума плотности пор. После того как определена зависимость вытекающий поток — давление, необходимо перестроить ее в кривую плотность пор — радиус пор. Это делается комбинацией уравнений (2.1) и (2.2) и решением их относительно л [c.55]

Пористые металлические мембраны из серебра исследовали Рид и Кильпатрик [86]. Они получали их нагреванием сплавов серебра с цинком (24,8 /о Zn) в вакууме (0,02 мм рт. ст.) при 750°. Авторы, пользуясь работами Кнудсена [31] и Адзуми [30], исследовали физико-химические свойства этих мембран. Радиус пор в этих мембранах колебался от 0,8 до 1,7 р. количество пор на 1 см от 520 до 8000. Объемная пористость от 0,12 до 4,46о/о. [c.73]

Пористость данной мембраны для растворителя, в которо.м она набухает до какой-то величины, может быть охарактеризована с номоии ю эксиериментально определяемого параметра, обозначаемого как средний радиус поры . Определение его осноьано на измерении количества растворителя, проходящего через единицу поверхности мембраны известной толщины в единицу времеии при заданной разности давлегшй. Определение и значения указанного параметра даны Ферри [34]. [c.354]

В газодиффузионных мембранах массоперенос обычно обусловлен тремя механизмами объемной диффузией, кнудсеновской диффузией и вязкостным течением. Поскольку известно, что объемная диффузия и вязкостное течение ухудшают процесс разделения, то процесс газоразделения следует проводить в режиме свободномолекулярного (кнудсеновского) течения, реализующегося при низких давлениях, когда средняя длина свободного пробега молекулы Л 2(1р т. е. параметр Кнудсена Кп = Х/ёр 1, где р = 2г — характерный размер пористой системы, (г — радиус поры для мембраны с одинаковыми параллельными капиллярами) или с1р = АП/З, где и — пористость, 3 — площадь поверхности пор в единице объема тепа. При этом поток вещества [c.389]

Стабильность бислойных мембран определяется вероятностью появления пор критического радиуса. Очевидно, что любой фактор, снижающий высоту энергетического барьера, будет увеличивать эту вероятность. К таким факторам следует отнести снижение краевой энергии поры у, рост поверхностного натяжения и рост мембранного потенциала. Как видно на рис. 2.14, рост пробойного напряжения до 1 В сопровождается смещением критического радиуса к значениям меньшим 0,5 нм, что близко радиусам природных ионных каналов клеточной мембраны. Отсюда следует, что электрический пробой сопровождается появлением широкого спектра липидных пор различного радиуса, включая радиусы ионоселективных белковых каналов. В настоящее время метод воздействия внешним электрическим полем является одним из основных в современной биотехнологии. Известно его применение с целью увеличения пористости мембран (электропорация), введения ДНК (электротрансфекция), освобождение клеток от крупных молекул (электропермеабилиза-ция), слияния клеток (электрослияние). [c.54]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология